JP2009081236A - 半導体装置の製造方法及びリソグラフィシステム - Google Patents

Abstract

【課題】インライン接続の相手先に動作ロスが発生した場合、単に復帰を待っているだけの時間を低減し、スループットを向上させる。
【解決手段】塗布現像装置１又は露光装置２において動作ロスが発生した場合に、塗布現像装置１又は露光装置２が動作ロス情報を塗布現像装置１及び露光装置２に接続されたコントローラ３に出力し、コントローラ３が、前記動作ロス情報に基づいて決定した較正動作を実施させる較正制御信号を生成し、前記動作ロスが発生していない塗布現像装置１又は露光装置２へ出力し、前記動作ロスが発生していない塗布現像装置１又は露光装置２において前記較正制御信号に基づき前記選択された較正動作を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及びリソグラフィシステムに関するものである。

半導体素子等のデバイスを製造する際のフォトリソグラフィ工程においては、投影光学系を介し、マスクとしてのレチクルに形成されたパターンの像をレジストが塗布されたウェーハ上に転写する露光装置が用いられる。

この露光装置による露光工程の前後には、ウェーハ上にレジストを均一に塗布するレジスト塗布工程、パターンを露光転写したレジストを現像する現像工程があり、これらの工程はコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）と呼ばれる塗布現像装置により行われる。

レジスト塗布工程、露光工程、現像工程を行う際に、レジストの化学的特性を維持しつつスループットを向上させるために、塗布現像装置と露光装置とを直接接続し、ウェーハを塗布現像装置と露光装置との間で自動搬送し、連続して処理を行うインライン接続と呼ばれる方式が採られている。露光装置と塗布現像装置とをインライン接続したリソグラフィシステムは、双方の装置間にウェーハを互いに受け渡すための受け渡し部が設けられる。

露光装置と塗布現像装置がインライン接続されたリソグラフィシステムでは各装置は自装置の状態をモニタしているが、接続相手の装置の状態が監視できないため、処理時間の管理ができない。これによりレジスト寸法にばらつきが生じ、製品歩留まりを低下させるという問題が生じていた。

このような問題を解決するためにレジスト塗布から現像までの経過時間を測定し、測定時間が設定値以上のときはウェーハの再生処理（レジスト剥離、レジスト再塗布、露光、現像）を行い、レジスト寸法の変動を防止することで製品歩留まりを向上させる半導体装置の製造システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかし、このような半導体装置の製造システムにおいても、各装置が接続相手の装置の状態を監視できない。従って、例えば露光装置側でエラーやトラブルが発生し、塗布現像装置が露光処理前のウェーハを露光装置側に送ろうとしても露光装置が受け取れないことや、露光処理済みのウェーハを受け取ろうとしても露光装置からウェーハが送られてきていないことなどの状態が生じても、塗布現像装置は露光装置が復帰するまで特別な動作を行わず単に待っている。

また、同様に、塗布現像装置側でエラーやトラブルが発生し、露光装置が露光処理前のウェーハを塗布現像装置側から受け取ろうとしても塗布現像装置からまだウェーハが送られてきていないことや、露光処理済みのウェーハを送り出そうとしても塗布現像装置が受け取れないことなどの状態が生じても、露光装置は塗布現像装置が復帰するまで特別な動作を行わず単に待っている。

このように、インライン接続された露光装置及び塗布現像装置は、それぞれ接続相手先にタイムロスが発生した場合、接続相手先の復帰を待っているだけのため、スループットが低下するという問題が生じていた。
特開２００５−４５１３１号公報

本発明は接続相手先に動作ロスが発生した場合、単に復帰を待っているだけの時間を低減し、スループットを向上させるリソグラフィシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様による半導体装置の製造方法は、塗布現像装置においてウェーハにレジストを塗布し、前記塗布現像装置にインライン接続された露光装置において前記塗布されたレジストを露光し、前記塗布現像装置において前記露光されたレジストを現像する半導体装置の製造方法において、前記塗布現像装置又は前記露光装置において動作ロスが発生した場合に、前記塗布現像装置又は前記露光装置が動作ロス情報を前記塗布現像装置及び前記露光装置に接続されたコントローラに出力し、前記コントローラが、前記動作ロス情報に基づいて決定した較正動作を実施させる較正制御信号を生成し、前記動作ロスが発生していない前記塗布現像装置又は前記露光装置へ出力し、前記動作ロスが発生していない前記塗布現像装置又は前記露光装置において前記較正制御信号に基づき前記較正動作を実施するものである。

本発明の一態様によるリソグラフィシステムは、ウェーハへのレジスト塗布及びウェーハの現像を行い、動作ロスの発生に伴い第１の動作ロス情報を出力し、第１の較正制御信号に基づき較正動作を実施する塗布現像装置と、前記塗布現像装置にインライン接続され、ウェーハの露光処理を行い、動作ロスの発生に伴い第２の動作ロス情報を出力し、第２の較正制御信号に基づき較正動作を実施する露光装置と、前記第１の動作ロス情報を受信し、この第１の動作ロス情報に基づいて選択した較正動作を実施させる前記第２の較正制御信号を生成して前記露光装置へ出力し、前記第２の動作ロス情報を受信し、この第２の動作ロス情報に基づいて選択した較正動作を実施させる前記第１の較正制御信号を生成して前記塗布現像装置へ出力するコントローラと、を備えるものである。

本発明によれば、接続相手先に動作ロスが発生した場合、較正動作を行うことにより単に復帰を待っているだけの時間を低減し、スループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に本発明の実施形態に係るリソグラフィシステムの概略構成を示す。リソグラフィシステムは塗布現像装置１と、塗布現像装置１にインライン接続された露光装置２と、塗布現像装置１及び露光装置２に接続されたコントローラ３とを備える。

塗布現像装置１は、ウェーハの搬入出を行う搬入出部１１、ウェーハにレジストを塗布する塗布部１２、現像前ベークを行うベーク部１３、露光したウェーハを現像する現像部１４、塗布部１２及びベーク部１３と露光装置２との間でウェーハの受け渡しを行う受け渡し部１５、制御部１６を有する。ベーク部１３は複数のウェーハを同時に投入することができる。

制御部１６は塗布現像装置１内で動作ロスが発生した場合、動作ロスの内容を示す動作ロス情報をコントローラ３へ出力する。また、コントローラ３から出力される較正制御信号に基づき塗布現像装置１の較正動作（キャリブレーション）を行う。

ここで動作ロスとは装置が停止するようなエラー停止ロスではなく、エラーにならない内部処理ロス（ハンドリングロス等）をいう。例えばウェーハをステージに置く際の位置直しなど動作中に発生するタイムロスのことである。較正動作については後述する。

露光装置２は塗布現像装置１（受け渡し部１５）から送られてきたウェーハを受け取って載置する搬入ステージ２１、ウェーハの温度調整を行う冷却ステージ２２、露光前のウェーハを載置する処理前ステージ２３ａ、２３ｂ、ウェーハに露光が行われる露光ステージ２４、露光後のウェーハを載置する処理後ステージ２５ａ、２５ｂ、塗布現像装置１（受け渡し部１５）へ送られる露光済みウェーハを載置する搬出ステージ２６、各ステージ間でウェーハを搬送する搬送ロボット２７、制御部２８を有する。

制御部２８は露光装置２内で動作ロスが発生した場合、動作ロスの内容を示す動作ロス情報をコントローラ３へ出力する。また、コントローラ３から出力される較正制御信号に基づき露光装置２の較正動作（キャリブレーション）を行う。

コントローラ３は塗布現像装置１（制御部１６）から動作ロス情報を受け取った場合、動作ロス情報に基づき塗布現像装置１の動作ロスからの復帰見込み時間を算出することにより予測する。

コントローラ３は動作ロスの内容と予め（経験的に）分かっている復帰時間との対応テーブルを持っており、そのテーブルを参照して復帰見込み時間を求める。

そして、算出した復帰見込み時間内で終了する露光装置２の較正動作を選択し、その較正動作を行うように較正制御信号を露光装置２（制御部２８）へ出力する。

露光装置２の較正動作は例えばフォーカス補正、露光量の補正、ステージ位置合わせ、レンズ倍率調整等である。フォーカスや露光量は経時変化するものであり、レンズ倍率は熱（温度）によって変化するためである。

また、コントローラ３は露光装置２（制御部２８）から動作ロス情報を受け取った場合、動作ロス情報に基づき露光装置２の動作ロスからの復帰見込み時間を算出することにより予測する。そして、算出した復帰見込み時間内で終了する塗布現像装置１の較正動作を選択し、その較正動作を行うように較正制御信号を塗布現像装置１（制御部１６）へ出力する。

塗布現像装置１の較正動作は例えば現像液温度補正、レジスト液吐出ノズルの位置補正、レジスト液吐出時間補正等である。

このように構成されたリソグラフィシステムにおけるウェーハのインライン処理について説明する。

まず、搬入出部１１により外部からウェーハが塗布部１２に渡される。塗布部１２にてレジスト液が塗布されたウェーハは受け渡し部１５により露光装置２の搬入ステージ２１へ送られる。

続いてウェーハは冷却ステージ２２にて温度調整され、処理前ステージ２３ａ、２３ｂを介して露光ステージ２４に送られ露光が行われる。

露光後、ウェーハは処理後ステージ２５ａ、２５ｂを介して搬出ステージ２６に送られ、受け渡し部１５に戻される。

そしてベーク部１３にて現像前ベークされ、現像部１４にて現像される。現像されたウェーハは搬入出部１１により外部へ搬出される。

インライン処理の最中に露光装置２（塗布現像装置１）にて動作ロスが発生した場合の処理を図２に示す。制御部２８（１６）から動作ロス情報がコントローラ３へ出力され（ステップＳ１０２）、コントローラ３にて動作ロスからの復帰見込み時間が算出される（ステップＳ１０４）。

コントローラ３は算出した復帰見込み時間内で終了する塗布現像装置１（露光装置２）の較正動作を選択し（ステップＳ１０６）、その較正動作を実施させる較正制御信号を塗布現像装置１（露光装置２）へ出力する（ステップＳ１０８）。

塗布現像装置１（露光装置２）は受け取った較正制御信号に基づき較正動作を行う（ステップＳ１１０）。

例えば図３に示すように、露光処理済みのウェーハＷ１〜Ｗ３がそれぞれ搬出ステージ２６、処理後ステージ２５ｂ、２５ａに載置され、露光ステージ２４ではウェーハＷ４の露光処理が終了し、露光前のウェーハＷ５、Ｗ６が処理前ステージ２３ｂ、２３ａに載置されているとする。

ここで、塗布現像装置（図示せず）側で動作ロスが発生し、ウェーハＷ１を送り出せなくなった場合、ウェーハＷ２〜Ｗ４は次のステージに移動することができず、ウェーハＷ５の露光処理を開始できないため、待ち時間が生じる。

塗布現像装置は動作ロス発生に伴い動作ロス情報をコントローラ（図示せず）へ出力しており、コントローラからの較正制御信号に基づき露光装置は較正動作を行うため、この待ち時間を有効利用することができる。

また、例えば露光済みウェーハが、搬出ステージ２６や処理後ステージ２５ａ、２５ｂに搬送される際、ステージに収まらず、位置直しを行っている間、塗布現像装置は露光済みウェーハを受け取ることができず、待ち時間が生じる。

この場合、露光装置は動作ロス情報をコントローラへ出力しており、コントローラからの較正制御信号に基づき塗布現像装置は較正動作を行うため、この待ち時間を有効利用することができる。

このように、インライン接続された塗布現像装置及び露光装置の一方の装置で動作ロスが発生し、他方の装置に待ち時間が生じた場合、他方の装置はこの待ち時間を利用して較正動作を行う。これによりインライン処理とは別に必要な較正動作のための時間を、待ち時間に行った較正動作の分だけ短縮することができ、スループットを向上させることができる。

本実施形態によるリソグラフィシステムにより接続相手先にエラーやトラブルが発生した場合、較正動作を行うことにより単に復帰を待っているだけの時間を低減し、スループットを向上させることができる。

上述した実施の形態はいずれも一例であって制限的なものではないと考えられるべきである。例えば上記実施形態においてコントローラ３は、製造する製品に求められる条件を考慮して復帰見込み時間内で終了する較正動作を選択するようにしても良い。

例えば塗布現像装置１側で動作ロスが発生し、製造する製品に高精度な寸法が求められる場合、コントローラ３は露光装置２にフォーカス補正を行うように較正制御信号を生成し、出力する。

また、上記実施形態ではコントローラ３が動作ロス情報に基づいて復帰見込み時間を算出していたが、塗布現像装置１、露光装置２内のそれぞれの制御部１６、２８が復帰見込み時間を算出し、コントローラ３へ出力するようにしても良い。

本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施形態によるリソグラフィシステムの概略構成図である。 動作ロスが発生した場合の処理を示すフローチャートである。 露光装置におけるウェーハ処理の一例を示す図である。

符号の説明

１ 塗布現像装置
２ 露光装置
３ コントローラ
１１ 搬入出部
１２ 塗布部
１３ ベーク部
１４ 現像部
１５ 受け渡し部
１６、２８ 制御部

Claims (5)

1. 塗布現像装置においてウェーハにレジストを塗布し、
   前記塗布現像装置にインライン接続された露光装置において前記塗布されたレジストを露光し、
   前記塗布現像装置において前記露光されたレジストを現像する半導体装置の製造方法において、
   前記塗布現像装置又は前記露光装置において動作ロスが発生した場合に、前記塗布現像装置又は前記露光装置が動作ロス情報を前記塗布現像装置及び前記露光装置に接続されたコントローラに出力し、
   前記コントローラが、前記動作ロス情報に基づいて決定した較正動作を実施させる較正制御信号を生成し、前記動作ロスが発生していない前記塗布現像装置又は前記露光装置へ出力し、
   前記動作ロスが発生していない前記塗布現像装置又は前記露光装置において前記較正制御信号に基づき前記較正動作を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記動作ロス情報に基づく較正動作を、前記動作ロス情報から前記動作ロスが発生した前記塗布現像装置又は前記露光装置の復帰見込み時間を予測し、予測した前記復帰見込み時間に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記露光装置に前記動作ロスが発生した場合は、レジスト液吐出ノズル位置補正、レジスト液吐出時間補正及び現像液温度補正の中から少なくとも１つの較正動作を選択し、前記塗布現像装置に前記動作ロスが発生した場合は、露光量補正、フォーカス補正、及びステージ位置合わせの中から少なくとも１つの較正動作を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. ウェーハへのレジスト塗布及びウェーハの現像を行い、動作ロスの発生に伴い第１の動作ロス情報を出力し、第１の較正制御信号に基づき較正動作を実施する塗布現像装置と、
   前記塗布現像装置にインライン接続され、ウェーハの露光処理を行い、動作ロスの発生に伴い第２の動作ロス情報を出力し、第２の較正制御信号に基づき較正動作を実施する露光装置と、
   前記第１の動作ロス情報を受信し、この第１の動作ロス情報に基づいて選択した較正動作を実施させる前記第２の較正制御信号を生成して前記露光装置へ出力し、前記第２の動作ロス情報を受信し、この第２の動作ロス情報に基づいて選択した較正動作を実施させる前記第１の較正制御信号を生成して前記塗布現像装置へ出力するコントローラと、
   を備えるリソグラフィシステム。
5. 前記コントローラは、前記第１の動作ロス情報から前記塗布現像装置の復帰見込み時間を算出し、前記第２の動作ロス情報から前記露光装置の復帰見込み時間を算出し、前記塗布現像装置の復帰見込み時間に基づいて選択した較正動作を実施させる前記第２の較正制御信号を生成し、前記露光装置の復帰見込み時間に基づいて選択した較正動作を実施させる前記第１の較正制御信号を生成することを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィシステム。

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